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Reibrad für Reibradgetriebe, insbesondere für stufenlose Getriebe
Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung von Reibrädern aus elastischem oder nachgiebigem Material, insbesondere für stufenlose Getriebe, bei denen durch Einwirkung von Druck- oder Zugkräften von aussen oder innen auf den Reibradkörper der wirksame Eingriffsradius des Reibrades mit dem Gegenrad unter selbsttätiger drehmomentabhängiger Anpressung verändert wird.
Reibräder aus elastischem Material sind bekannt. Der einfachste Anwendungsfall des Reibrades besteht in einem gegen ein Gegenrad gedrückten Reibrad. Hiebei nat ein solches einfaches Reibradgetriebe zur Aufgabe, eine Leistung von einer treibenden Welle mit der Drehzahl nl auf eine getriebene Welle mit
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Dieses Getriebe arbeitet mit dem konstanten Übersetzungsverhältnis i, gegeben durch die Drehzahlen n2 und nl des getriebenen bzw. angetriebenen Rades. Die Übertragung erfolgt durch die Anpresskraft, mit der beide Räder gegeneinander gedrückt werden. Es ist bekannt, durch konstruktive Massnahmen, wie federnde Anpressung, eine einwandfreie Übertragung zu ermöglichen. Dies gilt insbesondere bei Reibrädern aus elastischem Material, wie Gummi, Kunststoff u. dgl. Diese federnde Anpressung kann durch Gewichtsbelastung oder Federkräfte, die auch gleichzeitig als Vorspannung dienen, erfolgen. Ebenfalls ist es bekannt, diese Selbstregelung nach dem Prinzip der Hebel-oder Keilwirkung auszubilden. Reibräder sind in verschiedenartigen Ausbildungen und Kombinationen als Elemente in einfachen Reibradgetrieben enthalten, z. B.
Reibrad und Gegenrad mit zylindrischen Mantelflächen, Reibrad mit zylinderförmiger Mantelfläche und Gegenrad mit kegelförmiger Mantelfläche oder Kombination von Reibrad und Gegenrad mit kegelförmigen Mantelflächen. Ferner sind Anordnungen möglich, bei denen das Reibrad als Zwischenrad zwischen Antriebsrad und Abtriebsrad läuft und Infolge der Keil- und Hebelwirkung sich zwischen'Reibrad und Gegenrad einzieht und drehmomentabhängig angepresst wird.
Bei den bisher bekannten Kombinationen dieser Art sind besondere Zustellvorrichtungen sowie Einrichtungen zur Gewichts- oder Federbelastung erforderlich, um die Anpressung einzuleiten und aufrecht zu erhalten. Bei der Ausbildung der Reibräder nach der Erfindung erfolgt die Zustellung und Anpressung des Reibrades an das Gegenrad bzw. zwischen Antriebsrad und Abtriebsrad in einfacherweise dadurch, dass z. B. durch axiale Zusammenpressung des Reibrades der Laufdurchmesser so weit geändert bzw. vergrössert wird, dass der Kontakt hergestellt und somit eine federnde Anpressung erzielt wird, die gleichzeitig drehmomentabhängig ist. Durch die beispielsweise Vergrösserung des Laufdurchmessers wird nach dem Erfindungsgedanken der Eingriffsradius des Reibrades mit dem oder den Gegenräder verändert.
Für die Zustellung und federnde Anpressung genügt hiebei eine geringfügige Veränderung des wirksamen Eingriffsradius. Hiebei ist die Anpressung, Federung, Zustellung und selbsttätige Regelung der Anpresskraft [n einfachster Weise gemäss der Aufgabenstellung der Erfindung durch die Ausbildung des Reibrades selbst gewährleistet, wobei der Nachteil ausladender Zustellvorrichtungen und Hebelkonstruktionen mit besonderer Gewichts-und Federbelastung vermieden wird.
Bei der Ausbildung des Reibrades nach der Erfindung wird davon ausgegangen, dass der Reibradkörper aus elastischem Material innen mit einem Hohlraum versehen ist. Die Wandungen in der Nähe der Befe- ; tigung an den Muffen auf der Welle sind nachgiebig gestaltet. Bei Verschiebung der Muffen in axialer
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Richtung wird der in axialer Richtung im wesentlichen doppelkegelförmige Hohlraum verkleinert. Die Innenflächen des Hohlraumes nähern sich aneinander und legen sich aussen beginnend asymprorisch aufeinan- der. Hiebei wird der Durchmesser des Reibrades, u. zw. der Aussendurchmesser und damit auch der mögliche Eingriffsradius vergrössert. Durch diese selbsttätige Abstützung der beiden Hälften des Reibrades ge-
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eine gerade Berührungslinie mit dem Gegenrad entsteht.
Infolge der Ausbildung der Seitenwandungen, die erfindungsgemäss dünn gehalten sind, wirken sich auf diese Seitenwandungen auch Verdrehkräfte aus.
Diese Verdrehkräfte -werden von Scnubspannungon überlagert, die Komponenten in axialer Richtung erzeugen, wodurch wiederum ein Annähern der inneren Wandungen und Abstützungen aufeinander sowie ein
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radkörpers in der Reibradmittelebene mit einer entsprechenden Durchmesservergrösserung erzielt.
Das gleiche Kräftespiel wird auch wirksam, wenn statt der seitlichen Zusammenpressung der Muffen in dem inneren Hohlraum des Reibrades ein innerer Druck sich auswirkt, beispielsweise durch Einblasen von Gas oder Einleiten einer Flüssigkeit.
Die gegenständliche Erfindung hat es sich weiter zur Aufgabe gestellt, neben der einfachen Zustellung und Anpressung ebenfalls die stufenlose Regelung bei Reibradgetrieben durch Veränderung des Eingriffsradius des Reibrades bzw. des Gegenrades zu bewerkstelligen. Hiedurch werden die bisher bekannten Nachteile bei verschiebbaren Reibrädern gegenüber den Gegenräder, wie grosser Verschleiss infolge der Differenzkräfte, Rattererscheinungen, unruhiger Lauf und vor allem aufwendige Verschicbekonstruktion, vermieden. Ausserdem wird die federnde Anpresskraft bei der erfindungsgemässen Ausbildung des Reibrades im Reibrad selbst, z. B. in axialer Richtung, aufgenommen.
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Das bekannte Getriebe gemäss Fig. 1 wurde bereits in der Beschreibungseinleitung näher erläutert.
Bei dem in tig. 2 dargestellten einfachen Reibradgetriebe nach der hrfindung ist mit 1 da. Gegenrad, mit 2 die Welle des Gegenrades, mit 3 das Reibrad und mit 4 die Welle des Reibrades bezeichnet, 5 sind
Muffen zur axialen Zusammenpressung des Reibrades und der damit zu bewerkstelligenden Vergrösserung des Eingriffsradius rl bzw. r2. 6 ist der Eingriffspunkt zwischen Reibrad bzw. Gegenrad. rl ist der wirksame Halbmesser des Reibrades, der veränderlich ist. r2 ist der wirksame Halbmesser des Gegenrades. Bei der Ausbildung der beiden Reibräder 1 und 3 nach der Erfindung ist es möglich, ohne Achsverstellung das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle lediglich durch beispielsweise axiales Zusammenpressen eines der beiden Reibräder stufenlos zu verändern.
Fig. 3 zeigt einReibrad nach derAusführung gemäss Fig. 2 im Schnitt. Bei dem gewählten Beispiel ist die Muffe 5 auf der rechten Seite mit der Welle 4 fest verbunden durch Keilu oder bekannte Mittel, wogegen die Muffe 5'auf der linken Seite in axialer Richtung verschiebbar ist. Die Naben des Reibrades 3 aus Gummi oder elastischem Material sind mit den Muffen 5 bzw. 5'durch Vulkanisation oder Klemmwirkung in bekannter Weise verbunden. Der äussere Umfang des Reibrades 3 bei der Ausführung für den Eingriff mit einem zylindrischen Gegenrad oder Reibrad ist ebenfalls nahezu ballig radial nach innen oder aussen oder auch zylindrisch ausgeführt. Im Innern ist das Reibrad als Hohlkörper ausgebildet, u. zw. derart, dass die Wandungen in der Nähe der Befestigung an den Muffen 5 bzw. 5'nachgiebig sind.
Bei Verschiebung der Muffe 5'in axialer Richtung, beispielsweise von rechts nach links, wird der im wesentlichen doppelkegelförmige Hohlraum 7 verkleinert. Die Flächen 8 und 8'nähern sich aneinander und legen sich aussen beginnend asymptotisch aufeinander. Hiebei wird der Durchmesser des Reibrades 3 vergrössert und damit auch der wirksame Eingriffsradius verändert. Zweckmässigerweise ist der Umfang des Reibrades so ausgebildet, dass bei allen Durchmesserstellungen nahezu eine gerade Berührungslinie mit dem Gegenrad entsteht.
Fig. 4 zeigt die Ausführung des Reibrades 3 in einer Position, bei der durch axiales Zusammenpressen der Durchmesser sich bereits gegenüber der Ausgangsposition vergrössert hat.
Fig. 5 zeigt ein Ausbildungsbeispiel des erfindungsgemässen Reibrades, bei dem das Reibrad achsparallel geschnitten ein halbkreisförmiges Aussenprofil aufweist, so dass der Aussendurchmesser mit einem entsprechend profilierten Gegenrad oder Gegenrädern in Eingriff steht.
Fig. 5a zeigt ein Reibrad im achsparallelen Schnitt mit einem trapezförmigen Profil und einem entsprechenden Gegenprofil des Gegenrades.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausbildungsform des Reibrades mit einer sphärisch gekrümmten Oberfläche,
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